В.Г.Высотина Расчет течения воздуха в плоском канале

В. Г. В ы с о т и н а
канале.
(Москва, ТВП). Расчет течения воздуха в плоском
Известно, что многочисленные разрушения во время катастрофической аварии,
произошедшей в августе 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС, были вызваны подъемом вертикальной струей воды турбины вместе с находящимся на ней сверху генератором.
Причиной появления вертикальной струи воды может быть, по-видимому, ситуация, когда течение воды происходило при открытом верхнем затворе и закрытом
нижнем затворе (см. схему рис. 1, а)).
Для проверки выдвинутого предположения проведено моделирование течения воздуха в плоском канале, подобном изображенному на схеме каналу, по которому течет
вода (рис. 1, б)). Для расчетов использован метод Годунова [1]. Результаты расчетов
автора течения воздуха в каналах представлены, например, в [2].
Рассмотрены два случая: 1) течение в канале, когда открыты оба затвора; 2) течение в канале, когда открыт верхний и закрыт нижний затвор.
В первом случае, в результате моделирования получено гладкое течение воздуха.
Поле скоростей и распределение статического давления вдоль канала показаны на
рис. 2.
Во втором случае, показан результат моделирования течения воздуха при закрытом выходе из канала. Воздух на выходе устремился вверх в отверстие под турбиной.
Геометрия канала и результаты расчета для второго случая показаны на рис. 3 и 4.
Результаты моделирования показывают, что предположение о том, что причиной
появления вертикальной струи воды, поднявшей турбину, явилось закрытие нижнего
затвора при открытом верхнем затворе, отвергать нельзя.
Рис. 1. Схема течения воды и расположение затворов, а); геометрия канала и разностная сетка, б) (верхний и нижний затворы открыты)
2
Рис. 2. Геометрия канала и поле скоростей, а); распределение статического давления, б) (верхний и нижний затворы открыты)
Рис. 3. Геометрия канала и разностная сетка, а); распределение статического давления, б) (верхний затвор открыт, а нижний — закрыт)
Рис. 4. Направление течения и поле скоростей (верхний затвор открыт, а нижний —
закрыт)
3
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Годунов С. К. и др. Разностная схема для двумерных нестационарных задач
газовой динамики и расчет обтекания с отошедшей ударной волной. — ЖВМ и
МФ, 1961, т. 1, } 3, с. 1020–1050.
2. Высотина В. Г. Течение воздуха в осесимметричных каналах переменного сечения с выемками и кавернами. — Математическое моделирование, 2001, т. 13,
} 10, с. 103–119.